阅读说明：本技术 量子点发光装置以及显示装置 (Quantum dot light-emitting device and display device ) 是由 王海琳 胡其乐 于 2020-03-24 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种量子点发光装置以及显示装置,其中量子点发光装置包括：具有芯片安装区域的凹形框架；设置在芯片安装区域的发光二极管芯片,发光二极管芯片适于发射第一光线；设置在发光二极管芯片出光方向上的量子点层；设置在发光二极管芯片与量子点层之间的功能层,功能层为第一功能层或第二功能层；第一功能层对入射角小于等于i的第一光线的反射率大于等于R,第一功能层对入射角大于i的第一光线的反射率小于R,其中R≤90％,i＞0°；第二功能层为反射型偏光膜层,第二功能层反射第一光线中的第一偏振态的光,且透射第一光线中的第二偏振态的光,第一偏振态的光和第二偏振态的光正交。(The application discloses quantum dot light emitting device and display device, wherein quantum dot light emitting device includes: a concave frame having a chip mounting area; a light emitting diode chip disposed in the chip mounting region, the light emitting diode chip being adapted to emit a first light; the quantum dot layer is arranged in the light emitting direction of the light emitting diode chip; the functional layer is arranged between the light emitting diode chip and the quantum dot layer and is a first functional layer or a second functional layer; the reflectivity of the first functional layer to the first light with the incidence angle less than or equal to i is greater than or equal to R, the reflectivity of the first functional layer to the first light with the incidence angle greater than i is less than R, wherein R is less than or equal to 90%, and i is greater than 0 degree; the second functional layer is a reflection-type polarizing film layer, reflects light in a first polarization state in the first light, and transmits light in a second polarization state in the first light, and the light in the first polarization state and the light in the second polarization state are crossed.)

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

本申请的说明书和权利要求书中，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请的说明书和权利要求书中，当一个元件如层、膜、区域或基板被称作“在”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上或者还可存在中间元件。

本申请的说明书和权利要求书中，量子点层或者功能层并不代表只有一层的结构，其内部可以为多层结构。

本申请的说明书和权利要求书中，使用的“约”或“大约”意味着在所陈述的值的一种或多种标准偏差内，或±10％或5％内。

本申请的说明书和权利要求书中，术语“入射角”是指入射光线与入射表面法线的夹角。

本申请提供一种量子点发光装置，如图2A所示，包括凹形框架100、发光二极管芯片200、功能层300以及量子点层400。框架100具有芯片安装区域，发光二极管芯片200设置在框架100的芯片安装区域。发光二极管芯片200适于发射第一光线，量子点层400设置在发光二极管芯片200的出光方向上，功能层300设置在量子点层400与发光二极管芯片200之间。功能层300为第一功能层3001或第二功能层3002。

第一功能层3001对入射角小于等于i的第一光线的反射率大于等于R，第一功能层3001对入射角大于i的第一光线的反射率小于R，其中，R≤90％，i＞0°。

第二功能层3002为反射型偏光膜层，第二功能层3002反射第一光线中的第一偏振态的光，且透射第一光线中的第二偏振态的光，第一偏振态的光和第二偏振态的光正交。

功能层300的一个作用在于使到达量子点层400各区域的第一光线的强度相对均匀，从而提高量子点层400的耐光照能力。功能层300可以为多层，可以为第一功能层3001和第二功能层3002的组合。

通常，发光二极管芯片发出的光线近似朗伯光源，图3显示了发明人自测的发光二极管芯片的配光曲线，当量子点层直接设置在发光二极管芯片的正上方时，射向量子点层中间区域的光强大于射向量子点层周边区域的光强。而量子点层各个区域的耐光照能力是一致的，因此，在现有的封装结构中，当量子点层的中心区域达到承受光照的极限时，其边缘区域还未达到承受光照的极限，这使得中间区域的量子点层暴露于更多的光照，从而容易老化，寿命降低。

本申请中，量子点层400与发光二极管芯片200之间设置了第一功能层3001时，如图2B所示，第一功能层3001对入射角小的第一光线的反射率大，而对入射角大的第一光线的反射率小，而发光二极管芯片200射向量子点层400中间区域的第一光线在第一功能层3001上的入射角较小，射向量子点层400周边区域的第一光线在第一功能层3001上的入射角较大，因此，射向量子点层400中间区域的第一光线被第一功能层3001更多地反射出去，这些被反射的光回到封装腔101的反射性内壁进行再次反射，多次反射之后，从而使得到达量子点层400中心区域和周边区域的光强趋于一致，这有利于提高量子点层400耐光老化性和耐光漂白性。

换句话说，发光二极管芯片200发出的光首先经过第一功能层3001，第一功能层3001对中间区域入射角小且光强较大的第一光线的反射率大，对周边区域入射角大且光强较小的第一光线的反射率小，因此第一光线经过第一功能层3001后，中间区域和周边区域的光强趋于一致。

本申请中，被功能层3001反射的光在框架100内经过多次反射后可以相对均匀地从各个方向进入量子点层400，如图2B所示。

本申请中，量子点层400与发光二极管芯片200之间设置了第二功能层3002时，如图2C所示，第二功能层3002可以使第二偏振态的光(如图2C中虚线所示)透过，并使第一偏振态的光(如图2C中点划线所示)被反射，从而可以使量子点层400中间区域接收的光强相对减弱。同时，第二功能层对第一偏振态的光的反射使得第一偏振态的光失去单一偏振特性变成圆偏振光，反射光包含的第二偏振态的光被第二功能层3002透过，反射光包含的第一偏正态的光继续被第二功能层3002反射，多次反射之后，中间区域和周边区域的光强趋于一致。

此外，功能层300还可以起到一定程度的隔热的作用，避免发光二极管芯片200产生的热量向量子点层400辐射，提高了量子点层400的稳定性。

在一些实施例中，第一功能层3001对可见光的吸收率低于10％，优选地，低于1％。在整个光学反射和透射过程中，第一功能层3001对可见光的吸收很少，因此第一功能层3001的增加基本不会降低整个体系的发光效率。

在一些实施例中，R≥30％。优选地，R≥60％。

在一些实施例中，0°＜i≤45°，优选地，15°＜i≤30°。

在一些实施例中，第一功能层3001的材料为光子晶体，光子晶体是由两种或两种以上不同折射率(介电常数)的物质呈现为周期性有序结构的一类材料，也称为光子带隙材料。处于光子带隙频率中的可见光不能够在其中继续传播，特定波长的可见光将被反射出来，即产生光子晶体结构色。当周期重复的结构层数较少时，会出现不同角度的波长发射率不同(入射角增大，反射波长红移)以及部分反射部分透过的现象，如图4的曲线所示，图4为文献中记载的光子带隙中心的透射率值与周期层数N的关系曲线(蔡允高等，周期层数及入射角对一维光子晶体带隙的影响《材料与结构》)。

第一功能层3001包括至少一光子晶体层。根据布拉格反射定律2dcosθ＝nλ，当第一光线的波长一定时，发生反射增强的入射角度与光子晶体层的厚度相关。

光子晶体层包括一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体中的一种或多种。一维光子晶体可以由二氧化硅、二氧化钛、聚甲基丙烯酸甲酯等不同折射率材料纳米材料交替蒸镀或旋涂形成。二维光子晶体可以是氧化锌纳米线、二氧化钛纳米线等自组装堆叠。三维光子晶体可以是聚甲基丙烯酸甲酯纳米微球、二氧化硅纳米微球、二氧化硅空心纳米微球等自组装堆叠。当然，一维光子晶体、二维光子晶体、三维光子晶体并不限于以上列举。

各光子晶体层的厚度可以相同也可以不同。通过设置多层厚度相同的光子晶体层，可以提高第一功能层3001对特定入射角的第一光线的反射率。通过设置多层厚度不同的光子晶体层，第一功能层3001可以对入射角处于某一范围内的第一光线均具有较强的反射。

在一些优选实施例中，光子晶体层的材料对可见光的吸收少于等于10％。

在一些实施例中，第一光线的波长为400nm～480nm。优选地，第一光线的波长为430～470nm。

在一些实施例中，第一功能层3001包括1～6层光子晶体层，第一功能层3001中各光子晶体层的厚度独立地选自200nm～340nm。优选地，第一功能层3001包括1～4层光子晶体层。光子晶体层的层数不宜过多，以避免量子点发光装置的亮度下降过多。

在一个具体实施例中，第一功能层3001的各个光子晶体层包括一维光子晶体，第一光线的波长为450nm时，为使第一功能层3001对入射角为0°～30°的第一光线具有较强的反射，第一功能层300可以包括厚度为225nm的光子晶体层、厚度为233nm的光子晶体层、厚度为260nm的光子晶体层，其中厚度为225nm的光子晶体层对入射角为0°的第一光线布拉格反射，厚度为233nm的光子晶体层对入射角为15°的第一光线布拉格反射，厚度为260nm的光子晶体层对入射角为30°的第一光线布拉格反射。进一步地，为了使第一功能层3001对入射角为0°～30°的第一光线的反射率达到60％以上，第一功能层3001包括两层厚度为225nm的光子晶体层、两层厚度为233nm的光子晶体层、两层厚度为260nm的光子晶体层，也即第一功能层3001共包括6层光子晶体层。

如图2A所示，框架100具有一封装腔101，芯片安装区域位于封装腔101的底部。发光二极管芯片200设置在芯片安装区域。在一些实施例中，发光二极管芯片200上设置有封装材料或结构(图中未示出)，以阻隔外界的水、氧。

值得一提的是，发光二极管芯片200发射的第一光线可能有部分射向封装腔101的内壁，封装腔101的内壁能够反射第一光线，第一光线经过多次反射后，可以再次到达量子点层400，从而减少了光能量的损失。

功能层300设置在发光二极管芯片200上，可以理解的是，功能层300可以直接设置在发光二极管芯片200上，也可以在功能层300与发光二极管芯片200之间设置其他中间层，例如阻隔层等。

量子点层400设置在功能层300上，可以理解的是，量子点层400可以直接设置在功能层300上，也可以在功能层300与量子点层400之间设置其他中间层，例如水氧阻隔层等。

在一些实施例中，量子点层400的第一表面(即上表面)上设置有第一阻隔层(图中未示出)，量子点层400的第二表面(即下表面)上设置有第二阻隔层(图中未示出)，第一阻隔层和第二阻隔层均为透明的层，其作用在于阻隔水氧，提高量子点层400的稳定性。

在一些实施例中，量子点层400包括树脂基材以及分散在树脂基材中的量子点发光材料，量子点发光材料适于在第一光线的激发下发射第二光线。

功能层300的面积可以大于、小于或等于量子点层400的面积。优选地，功能层300与发光二极管芯片200的中间区域相对设置，也即功能层300与发光二极管芯片200光强最大的区域相对。

在一些实施例中，功能层300的面积可以大于或等于发光二极管芯片200的面积。

在一些实施例中，发光二极管芯片200的数量可以为多个，也即一个量子点层和一个功能层对应多个发光二极管芯片200，此时通过多个发光二极管芯片设置，对量子点层接收到的光强也有一定程度的分散均匀作用。

在一些实施例中，第二功能层3002对所述第一偏振态的光的反射率大于等于80％，所述第二功能层对所述第二偏振态的光的透射率大于等于80％。

在一些实施例中，第二功能层3002的厚度可以为5～500μm。

本申请还提供一种显示装置，该显示装置包括本申请前述的量子点发光装置。由于量子点发光装置具有较好的发光稳定性，因此该显示装置具有较长的使用寿命。

【实施例1】

(1)制作量子点复合材料层：准备PVA(聚合度17000，分子量约为75000，醇解度大于98％)高分子水溶液，准备CdSe/CdS量子点溶液；将量子点溶液加入PVA高分子水溶液中，在3000rpm的转速下搅拌3min，制得分散体；将分散体在PET基板上进行涂布，形成100微米厚度的湿膜；然后进行溶剂挥发，得到10微米厚度的量子点复合材料层。量子点复合材料层的详细制备方法可参考已公开的专利CN108865112A。

(2)制作功能层：提供含SiO₂中空微球(质量浓度1％，粒径225nm)和丙烯酸酯胶水(质量浓度0.3％)的甲苯溶液，将前述溶液旋涂于量子点复合材料层上，旋涂时首先以300rpm的转速旋涂30s，然后以2000rpm的转速旋涂1min；然后在80℃下烘烤5min，待溶剂挥发后，用500mj/cm²高压汞灯固化，固化后在量子点复合材料层上制得由1层光子晶体层构成的功能层，光子晶体层的厚度约1层粒径225nm的SiO₂中空微球，也即功能层的厚度约为225nm。理论模拟该功能层的表面结构满足：对入射角等于0°、波长为450nm的蓝光的反射率大于等于30％；对入射角大于0°、波长为450nm的蓝光的反射率小于30％。

(3)制作发光装置：采用精密点胶机在设置好电路的基底上安装1个LED芯片，LED芯片发射波长为450nm的蓝光，在各LED芯片的裸露表面上设置有机硅胶，将制得的量子点复合材料层和功能层设置在有机硅胶的远离LED芯片的表面上，并使得功能层与胶水接触，胶水固化后形成的胶层与功能层粘结，在量子点复合材料层上设置透明胶层，透明胶层的厚度为50微米，透明胶层的材料为改性有机硅。发光装置的详细制备方法可参考已公开的专利CN109545943A。

【实施例2】

实施例2与实施例1的区别在于：步骤(2)中，提供含SiO₂中空微球(质量浓度3％，粒径225nm)和丙烯酸酯胶水(质量浓度0.8％)的甲苯溶液，将前述溶液旋涂于量子点复合材料层上，旋涂时首先以300rpm的转速旋涂30s，然后以2000rpm的转速旋涂1min；然后在80℃下烘烤5min，待溶剂挥发后，用500mj/cm²高压汞灯固化，固化后在量子点复合材料层上制得由2层光子晶体层构成的功能层，每一光子晶体层的厚度约1层粒径225nm的SiO₂中空微球，也即功能层的厚度约为450nm。理论模拟该功能层的表面结构满足：对入射角等于0°、波长为450nm的蓝光的反射率大于等于60％，对入射角大于0°、波长为450nm的蓝光的反射率小于60％。

【实施例3】

实施例3与实施例1的区别在于：步骤(2)中，提供含SiO₂中空微球(质量浓度3％，粒径225nm)和丙烯酸酯胶水(质量浓度0.8％)的甲苯溶液，将前述溶液旋涂于量子点复合材料层上，旋涂时首先以300rpm的转速旋涂30s，然后以2000rpm的转速旋涂1min；然后在80℃下烘烤5min，待溶剂挥发后，用500mj/cm²高压汞灯固化，固化后在量子点复合材料层上制得2层光子晶体层A，每一光子晶体层A的厚度约1层粒径225nm的SiO₂中空微球；然后再次以相同的工艺在光子晶体层A上旋涂2层光子晶体层B，每一光子晶体层B的厚度约1层粒径233nm的SiO₂中空微球；然后再次以相同的工艺在光子晶体层B上旋涂2层光子晶体层C，每一光子晶体层C的厚度约1层粒径260nm的SiO₂中空微球。理论模拟功能层的表面结构满足：对入射角小于等于30°、波长为450nm的蓝光的反射率大于等于60％；对入射角大于30°、波长为450nm的蓝光的反射率小于60％。

【实施例4】

实施例4与实施例3的区别在于：步骤(2)中，以相同的工艺在光子晶体层C上旋涂2层光子晶体层D，每一光子晶体层D的厚度约1层粒径318nm的SiO₂中空微球。理论模拟功能层的表面结构满足：对入射角小于等于45°、波长为450nm的蓝光的反射率大于等于60％；对入射角大于45°、波长为450nm的蓝光的反射率小于60％。

【实施例5】

实施例5与实施例1的区别在于：步骤(2)中，将含有氧化锌纳米棒(质量浓度1％、直径225nm、长度约1μm)和有机硅胶水(质量浓度0.3％)的正辛烷溶液刮涂于量子点复合材料层之上，然后60℃烘烤5min，溶剂挥发过程中氧化锌纳米棒自组装形成定向排列的二维结构，130℃固化1h后，在量子点复合材料层上制得由一层光子晶体层构成的功能层，光子晶体层的厚度约1层直径225nm的氧化锌棒，也即功能层的厚度约为225nm。

【实施例6】

实施例6与实施例1的区别在于：步骤(2)中，将量子点复合材料层的一面用保护膜覆盖，另一面裸露，于原子层沉积(ALD)沉积炉中在量子点复合材料层裸露的一面沉积一层厚度为225nm的ZnO层，再旋涂厚度为225um丙烯酸酯胶水层，固化后再重复一遍上述过程，在量子点复合材料层上制得ZnO/丙烯酸酯/ZnO/丙烯酸酯四层一维光子晶体层。

【实施例7】

实施例7与实施例1的区别在于：步骤(2)中，提供含SiO₂中空微球(质量浓度1％，粒径200nm)和丙烯酸酯胶水(质量浓度0.3％)的甲苯溶液，将前述溶液旋涂于量子点复合材料层上，旋涂时首先以300rpm的转速旋涂30s，然后以2000rpm的转速旋涂1min；然后在80℃下烘烤5min，待溶剂挥发后，用500mj/cm²高压汞灯固化，固化后在量子点复合材料层上制得由1层光子晶体层构成的功能层，光子晶体层的厚度约1层粒径200nm的SiO₂中空微球，也即功能层的厚度约为200nm。理论模拟该功能层的表面结构满足：对入射角等于0°、波长为400nm的蓝光的反射率大于等于30％；对入射角大于0°、波长为400nm的蓝光的反射率小于30％。

步骤(3)中，LED芯片发射波长为400nm的蓝光。

【实施例8】

实施例8与实施例1的区别在于：步骤(2)中，提供含SiO₂中空微球(质量浓度1％，粒径240nm)和丙烯酸酯胶水(质量浓度0.3％)的甲苯溶液，将前述溶液旋涂于量子点复合材料层上，旋涂时首先以300rpm的转速旋涂30s，然后以2000rpm的转速旋涂1min；然后在80℃下烘烤5min，待溶剂挥发后，用500mj/cm²高压汞灯固化，固化后在量子点复合材料层上制得由1层光子晶体层构成的功能层，光子晶体层的厚度约1层粒径240nm的SiO₂中空微球，也即功能层的厚度约为240nm。理论模拟该功能层的表面结构满足：对入射角等于0°、波长为480nm的蓝光的反射率大于等于30％；对入射角大于0°、波长为480nm的蓝光的反射率小于30％。

步骤(3)中，LED芯片发射波长为480nm的蓝光。

【实施例9】

实施例9与实施例1的区别在于：步骤(2)中，提供含SiO₂中空微球(质量浓度3％，粒径240nm)和丙烯酸酯胶水(质量浓度0.8％)的甲苯溶液，将前述溶液旋涂于量子点复合材料层上，旋涂时首先以300rpm的转速旋涂30s，然后以2000rpm的转速旋涂1min；然后在80℃下烘烤5min，待溶剂挥发后，用500mj/cm²高压汞灯固化，固化后在量子点复合材料层上制得2层光子晶体层E，每一光子晶体层E的厚度约1层粒径240nm的SiO₂中空微球；然后再次以相同的工艺在光子晶体层E上旋涂2层光子晶体层F，每一光子晶体层F的厚度约1层粒径248nm的SiO₂中空微球；然后再次以相同的工艺在光子晶体层F上旋涂2层光子晶体层G，每一光子晶体层G的厚度约1层粒径277nm的SiO₂中空微球；然后再次以相同的工艺在光子晶体层G上旋涂2层光子晶体层H，每一光子晶体层H的厚度约2层粒径340nm的SiO₂中空微球。理论模拟功能层的表面结构满足：对入射角小于等于45°、波长为480nm的蓝光的反射率大于等于60％；对入射角大于45°、波长为480nm的蓝光的反射率小于60％。

步骤(3)中，LED芯片发射波长为480nm的蓝光。

【实施例10】

与实施例1的区别在于功能层的制备，发明人直接从市场上采购3M品牌VIKUITITMDBEF D200型号的反射型偏振膜片，其厚度为200μm，并裁切成合适大小。

【对比例1】

对比例1与实施例1的区别在于不包括步骤(2)，并且在步骤(3)中，将量子复合材料层设置在有机硅胶远离LED芯片的表面上。

测试以上各实施例以及对比例制得的发光装置的光致发光寿命。光致发光寿命的计算如下：

(1)加速因子(AF)按阿伦尼斯模型计算：激活能E_a在0.46到0.5之间，取0.48，常温正常使用(非老化条件下)，当点亮电流为20mA时，量子点层中心温度T_u为55℃，当点亮电流为60mA时，量子点层中心温度T_u为75℃，K为玻尔曼常数。

(2)老化条件1：60℃环境温度下，20mA点亮老化测量发光装置中量子点层中心温度T_s为75℃，计算得到AF1＝2.65。

(3)老化条件2：60℃环境温度下，60mA点亮老化测量发光装置中量子点层中心温度T_s为95℃，计算得到AF2＝2.39。

(4)预测寿命L70：其中△K为老化亮度衰减比例，△T＝老化结束的时间和达到亮度最高值的时间的时间间隔。

保持△T＝1000h，测量各实施例以及对比例的量子点发光装置在上述老化条件1及老化条件2下的△K₁和△K₂，△K₁和△K₂通过在预设条件下测量发光装置的亮度衰减曲线获得，AF在老化条件1及老化条件2下的值分别为AF1及AF2，计算各量子点发光装置的寿命。

表1中记录了60℃/20mA条件下各实施例以及对比例的量子点发光装置的△K₁值，以及60℃/60mA条件下各实施例以及对比例的量子点发光装置的△K₂值。表1中的寿命1也即在在老化条件1下计算得到的预测寿命，寿命2也即在在老化条件2下计算得到的预测寿命。

表1

	△K<sub>1</sub>(60℃/20mA)	△K<sub>2</sub>(60℃/60mA)	寿命1(60℃/20mA)	寿命2(60℃/60mA)
					实施例1	97.0％	95.1％	31077h	16944h
实施例2	97.5％	96.3％	37388h	22580h
					实施例3	98.5％	97.5％	62631h	33624h
实施例4	98.6％	97.6％	67138h	35043h
					实施例5	96.0％	94.3％	23188h	14505h
实施例6	97.1％	94.9％	32165h	16263h
					实施例7	96.2％	95.2％	24434h	17306h
实施例8	97.5％	96.2％	37388h	21974h
					实施例9	98.8％	97.9％	78407h	40111h
实施例10	97.2％	94.7％	33331h	15633h
					对比例1	95.8％	85.4％	22061h	5394h

从实施例和对比例的老化寿命性能结果可以看出，本申请的技术方案可以有效提高大电流高光强下的量子点发光装置的使用寿命，同时在老化条件下，亮度衰减比例较低，发光稳定性好。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。